JPS6226411A - 高負荷燃焼バ−ナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は狭い空間で多量の燃料ガスを燃焼させ、いわゆ
る高負荷゛燃焼により、湯沸器、ボイラー等のコンパク
ト化を可能にするバーナ装置に関するものである。

［従来技術とその問題点］ 従来湯浦器等においては、ノズル、混合管および炎孔か
ら成るいわゆるブンゼン式バーナが複数個使用され、−
次空気比０．４から０．６で燃焼させるとともに、二次
空気をバーナ間に送入して二次燃焼を完結させていた。

このような方式を用いて狭い空間で多量の燃料ガスを燃
焼させることは次のような理由のため困難であった。

（１）−次空気比が０．４から０．６程度であるため火
炎が長く、二次空気を多段に送入する等複雑な機構を使
用しないと短炎を得ることができず、バーナが高価かつ
大型になる。

（２）バーナ１本当りの燃焼量を増加させて燃焼室負荷
を大きくしたり、あるいは−次空気比を更に高くして火
炎な短炎化しようとすると、保炎機構がないため火炎が
リフトしてしまう。

（３）バーナ１本当りの燃焼量を増加させるとバーナ火
炎が長くなり、燃焼室高さを高くしないと不完全燃焼を
生ずるので高負荷燃焼が得られない。

（４）各バーナ間を流れる二次空気の流れが均一でない
ため局部的に火炎の長くなる債域を生じやすい。

このような欠点を解決するため、燃焼に必要な空気をあ
らかじめ予混合させたいわゆる予混合燃焼が使われる場
合がある。この場合には完全燃焼を得るための二次空気
は不要となるのでバーナ１本当りの燃焼量を増加し、火
炎を安定化すれば高負荷燃焼を得ることができる。しか
し予混合燃焼においては二次空気がないため、ガスと空
気の混合比が１以上でなければならず、混合比を精密に
制御する機構が高価なものとなる。また、製作上あるい
は制御上の誤差を見込むと、実際に設定可能な一次空気
比は１．３程度であり、−次空気比が設定値を中心に±
０．２程度変動して、１．１から１．５程度となっても
空気不足にならないように安定度を持たせるのが普通で
ある。したがって実際には最も火炎の短い空気比１．０
の近傍のみで使用することは困難であった。また、イン
プットが減少して排ガス温度が低下するとドレンが生じ
、燃焼装置の腐蝕等のトラブルをひきおこすことがある
が、予混合燃焼では空気と燃料ガスが予混合されている
ため低インプット時に空気比を大きくしてドレン生成を
避けようとすると、いわゆる燃焼範囲を逸脱した希薄混
合気となり、燃焼が不可能になるという欠点も有してい
た。

［本発明の目的］ 本発明は以上のような問題を解決すべくなされたもので
あり、−次空気比１．０近傍で不完全燃焼することなく
短炎を得るとともに、バーナ１本当りの燃焼量を増加し
ても、あるいは−次空気比が上昇しても安定した火炎を
形成する新たな保炎機構と、−次空気比が１．０から０
．８程度まで低下しても火炎と二次空気の急速かつ均一
な混合により短炎を得、かくして高負荷燃焼を実現でき
る装置を提供することにある。

［本発明の構成］ 本発明は上記目的を達成するためにバーナの上面であっ
て炎孔面に形成したスリット状炎孔が、バーナの両側面
であって前記炎孔面よりも下方まで開口し、且つこのバ
ーナの両側に設けられた保炎機構付空気分散板は下端が
バーナの側面であって前記スリット状炎孔の両側面の位
置よりもやや下方に接近又は当接し、離れつつ炎孔面と
同一又はこれよりやや高い位置まで形成され、この上部
に二次空気噴出用の開口部を設けた構成であるところの
高負荷燃焼バーナ装置を提案する。

本発明による上記高負荷燃焼バーナ装置は、燃焼に供さ
れる空気の一部と燃料ガスを混合して一次空気比約１．
０の混合気を得、該混合気を例えば複数の平行に設置さ
れたバーナに供給して燃焼させるとともに、燃焼空気の
残部を各バーナ間に設置された保炎機構付空気分散板か
らバーナ火炎近傍に噴出させることにより、−次空気比
が１．０以下になった場合でも火炎と二次空気が急速か
つ均一に混合して短炎を形成するよう構成されている。

該保炎機構付空気分散板は、多数のスリット状炎孔の両
端がバーナ側面で炎孔面より下方まで開口しているバー
ナの該開口下部において該バーナ側面に接合され、ない
しは近接した位置にその一端が設けられ、該バーナ側面
から離れつつバーナ炎孔面ないしはそのやや上方まで延
長されており、かくして該バーナ側面との間に凹部を形
成するよう設置されることによりバーナの燃焼量増加あ
るいは一次空気比の上昇に際し、安定したパイｔ１ット
火炎を形成するとともに、該保炎機構付空気分散板に設
けられた開口部から二次空気を噴出して、−次空気比が
１．０以下となっても短炎を形成することが可能となっ
ている。

［実施例１ 第１図は本発明の実施例を示す、符合１．１″は複数個
の平行に設置されたバーナであり、各バーナ間には保炎
機構付空気分散板２が設けられている。各バーナはスリ
ット状の炎孔３が多数設けられるとともに、各炎孔の両
端部はバーナ側壁部において炎孔面４よりも下方に至る
側面開口部５を有する。燃焼用空気はブロワ−（図示せ
ず）によって導入され、その一部はミキサー（図示せず
）において燃料ガスと混合し、−次空気比１．０の混合
気６として各バーナに導入されるとともに、残余の空気
は二次空気７として保炎機横付空気分散板２に導入され
る。かかる−次空気、二次空気の配分は、適当に開口面
積を設定した仕切板によってもよいし、また−次空気、
二次空気にそれぞれ専用のブロワ−を使用することによ
ってもよい。該保炎機構付空気分散板２の両端部はバー
ナの側面開口部５の下方でバーナ壁面８に接合され、あ
るいは近接して設置され、該バーナ壁面８から離れつつ
上方に延長されており、バーナ炎孔部４と同一平面上な
いしはそのやや上方に至るとともに、その最高部におい
てスリット状あるいは円形の多数の二次空気噴出孔９が
設けられている。第２図は燃焼装置の断面図であるが、
バーナの側面開口部５から噴出する混合気ｌＯは、保炎
機構付空気分散板２の該バーナ側面開口部５に対向する
壁面１１に衝突してその速度を減するとともにバーナ壁
面８と該保炎機構付空気分散板の壁面１１とによって形
成される凹部１２内に渦流１３を生ずる。これらの減速
効果および混合気の渦流１３によりバーナ炎孔面４上に
は安定したパイロット火炎１４および主炎１５が形成さ
れ、凹部１２が二次空気７をさえぎりつつ形成されるた
め、−次空気比が高くとも二次空気による希釈を受ける
ことがなく、パイロット火炎１４は安定である。

従来の例においては、たとえば第３図に示すように炎孔
面４に設けられたスリット３には側面開口部がなく、ま
た保炎板１６は炎孔面４のやや下方に設けられて、二次
空気流７によって生ずる空気渦流１７が火炎を安定化す
るよう構成されていた。したがってバーナ１に導入され
る混合気６の空気比を高くしてたとえば空気比１．０の
近傍に設定すると、該空気渦流１７によって更に希釈さ
れてしまうため安定した火炎が得られなかった。

第４図はかかる保炎板１６を複数のバーナ１．１′の間
に設けた例であるが、同様に二次空気流７によって生ず
る空気渦流１７によって火炎を安定化しているために、
混合気６の空気比が１．０近傍に至ると火炎の安定化が
困難であった。また、混合気６の空気比が１．０以下で
ある場合には、二次空気と火炎１５の混合について格段
の配慮がなされていないので、従来のブンゼンバーナと
同様の火炎長が得られるにすぎず、高負荷燃焼に必要な
短炎を得ることができなかった。

本発明においては、混合気の空気比が１．０以下になっ
た場合であっても二次空気と火炎の混合は急速であるた
め短炎を得ることができる。すなわち第１図に示す如く
保炎機構付空気分散板２の最高部近傍にはスリット状あ
るいは円形の二次空気噴出孔９が多数設けられており、
二次空気は該二次空気噴出孔から火炎１５およびパイロ
ット火炎１４のごく近傍に噴出するために急速に混合す
る。しかも該パイロット火炎１４は二次空気と接触する
以前に混合気の渦流１３によって安定化さ１　　　　　
　れているため、混合気空気比が１．０あるいはそれ以
上になっても二次空気に希釈されて不安定になることは
ない、かくして本発明によれば、混合気空気比が１．０
以上でりっても１．０以下であっても安定な火炎と短炎
を得ることができ、混合気空気比を１．０近傍に設定し
た後制御上その他の誤差により混合気空気比が変動して
も不完全燃焼を生ずることなく、最も短炎の得られる空
気比１．０近傍において使用することが可能となり、安
価な制御機構が使用できるという利点を有する。これは
従来の予混合燃焼が空気比１．３程度を中心とする範囲
で使用せざるを得なかったのに比べ火炎は更に短炎とな
ることを意味するとともに、−次空気と二次空気が分離
されているため、インプットが低下してドレンを生成す
る場合には二次空気を増加することにより総合空鐸比を
燃料ガスの燃焼限界以上に自由に設定できるという利点
をも有している。従来の予混合燃焼では燃焼限界以上の
高空気比では燃焼できないため、ドレンの生成を避ける
意味から燃焼量を絞ることができなかったのである。保
炎機構付空気分散板２の構成としては、第２図の如くバ
ーナ壁面と一定の角度θをなすように設置してもよいし
、第５図の如く階段状に設置して凹部１２およびバーナ
の側面開口部５に対向する壁面１１を形成してもよいし
、また第６図の如くこれを曲面で形成してもよい。また
二次空気噴出孔９は第６図の如くバーナの火炎１４．１
５に対向するよう設けることにより火炎と二次空気の混
合を更ｉ改善することができる。

［本発明の効果］ 本発明は以上のような構成であるから次のような効果を
得ることができる。

（ａ）燃焼空気を一次および二次空気に分配し、燃料ガ
スと一次空気の混合比を空気比１．０に設定することに
より、火炎が最も短炎となる空気比１．０近傍において
、空気不足による不完全燃焼を生ずることなく燃焼でき
るので、燃焼空間を小さくすることができ、−次空気比
の制御機構が簡易かつ安価になる。

（ｂ）保炎機構付空気分散板およびバーナ側面に開口を
有するスリット状炎孔を持つバーナにより、−次空気比
が１．０以上となっても安定な火炎が得られ、またバー
ナ１本当りの燃焼量を増加しても火炎が安定なため、バ
ーナ本数が少なくてすみ、燃焼装置が小型にできる。

（Ｃ）保炎機構付空気分散板に設けられた二次空気噴出
孔から二次空気を噴出することにより、火炎と二次空気
の混合が促進され、−次空気比が１．０−より小さくな
った場合でも火炎と二次空気の急速な混合により短炎が
得られるので、燃焼空間は小さくなり、燃焼装置が小型
にできる。

（ｄ）燃焼量を絞っても二次空気を増加することにより
安定な火炎を形成したまま全体の空気を増やしてドレン
を生成しないようにできるので、ターンダウン比を大き
くとることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はバーナの炎口面にスリット状炎口を設け、この
両側に保炎機構付空気分散板を取り付けた高負荷燃焼バ
ーナの一部を示す斜視図、第２図の変形例を示す断面図
である。 ■、１′・・・・・・バーナ、２・・・・・・保炎機構
付空気分散板、３・・・・・・炎孔、４・・・・・・炎
孔面、５・・・・・・開口部。 ６・・・・・・混合気、７・・・・・・二次空気、８・
旧・・バーナ壁面、９・・・・・・二次空気噴出孔、ｌ
Ｏ・・・・・・混合気、１１・・・・・・壁面、１２・
・・・・・凹部、１３・・・・・・渦流、１４・・・・
・・パイロット火炎、１５・・・・・・主炎、１６・・
・・・・保炎板、１７・・・・・・空気渦流 特許出願人　　　東京瓦斯株式会社 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. バーナの上面であって炎孔面に形成した炎孔が、バーナ
   の両側面であって前記炎孔面よりも下方まで開口し、且
   つこのバーナの両側に設けられた保炎機構付空気分散板
   は下端がバーナの側面であって前記炎孔の両側面の位置
   よりもやや下方に接近又は当接し、離れつつ炎孔面と同
   一又はこれよりやや高い位置まで形成され、この上部に
   二次空気噴出用の開口部（二次空気孔）を設けた構成で
   あるところの高負荷燃焼バーナ装置。